JP2003083056A - 車両用内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
車両用内燃機関の排気浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 還元剤を所望の条件で噴霧して高いNOx除去
性能を達成することが可能な内燃機関の排気浄化装置を
提供する。 【解決手段】 排気管１０の下流にNOx吸蔵還元触媒１
１が配置されており、この触媒１１の前面１１ａの略全
体に向けて還元剤を噴霧供給する還元剤供給ノズル１２
は、周囲に車両の走行風が当たる位置に配置されてお
り、走行風によって空冷される。
性能を達成することが可能な内燃機関の排気浄化装置を
提供する。 【解決手段】 排気管１０の下流にNOx吸蔵還元触媒１
１が配置されており、この触媒１１の前面１１ａの略全
体に向けて還元剤を噴霧供給する還元剤供給ノズル１２
は、周囲に車両の走行風が当たる位置に配置されてお
り、走行風によって空冷される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用内燃機関の排
ガス中のNOxを除去する排気浄化装置に関する。
ガス中のNOxを除去する排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気中のNOxを処理する装置として、排
気管途中に酸素濃度が高いときには排ガス中のNOxを吸
蔵し、酸素濃度が低いときには吸蔵したNOxを放出して
還元処理するNOx吸蔵還元触媒を配置する技術が知られ
ている。さらに、NOxの放出・還元を促進するため、排
気管に還元剤を供給する手法が知られている。
気管途中に酸素濃度が高いときには排ガス中のNOxを吸
蔵し、酸素濃度が低いときには吸蔵したNOxを放出して
還元処理するNOx吸蔵還元触媒を配置する技術が知られ
ている。さらに、NOxの放出・還元を促進するため、排
気管に還元剤を供給する手法が知られている。
【０００３】特開２０００−２０４９４０号公報に開示
されている技術はそうした技術の一つであり、排気中の
微粒子を補集するためのパティキュレートフィルターを
排気通路内に配置し、その下流側に配置されるNOx吸収
剤（吸蔵還元触媒）との間に還元剤供給装置を配置する
ものである。パティキュレートフィルターで酸素が消費
されるため、NOx吸収剤に至る排ガスの酸素濃度を低下
させるとともに、還元剤がNOx吸収剤に確実に到達する
ようにすることで還元剤の消費量を低減することができ
ると記載されている。
されている技術はそうした技術の一つであり、排気中の
微粒子を補集するためのパティキュレートフィルターを
排気通路内に配置し、その下流側に配置されるNOx吸収
剤（吸蔵還元触媒）との間に還元剤供給装置を配置する
ものである。パティキュレートフィルターで酸素が消費
されるため、NOx吸収剤に至る排ガスの酸素濃度を低下
させるとともに、還元剤がNOx吸収剤に確実に到達する
ようにすることで還元剤の消費量を低減することができ
ると記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常、還元剤としては
燃料が用いられているが、排気管に還元剤の噴射ノズル
を設置すると、高温の排ガスによって噴射ノズルが加熱
され、噴霧した燃料の一部がノズル周辺で燃焼してデポ
ジットとして付着し、噴霧が乱れたり、不均一になって
要求通りの噴霧が得られないおそれがある。また、噴射
ノズルの温度が高くなると、燃料が気化してしまい、正
確な噴霧が行えないおそれがある。その結果、所望のNO
x除去性能が達成できないおそれがある。
燃料が用いられているが、排気管に還元剤の噴射ノズル
を設置すると、高温の排ガスによって噴射ノズルが加熱
され、噴霧した燃料の一部がノズル周辺で燃焼してデポ
ジットとして付着し、噴霧が乱れたり、不均一になって
要求通りの噴霧が得られないおそれがある。また、噴射
ノズルの温度が高くなると、燃料が気化してしまい、正
確な噴霧が行えないおそれがある。その結果、所望のNO
x除去性能が達成できないおそれがある。
【０００５】そこで本発明は、還元剤を所望の条件で噴
霧して高いNOx除去性能を達成することが可能な内燃機
関の排気浄化装置を提供することを課題とする。
霧して高いNOx除去性能を達成することが可能な内燃機
関の排気浄化装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気管途
中に酸素濃度が高いときには排ガス中のNOxを吸蔵し、
酸素濃度が低いときには吸蔵したNOxを放出して還元処
理するNOx吸蔵還元触媒と、排気管に還元剤を噴霧する
還元剤供給ノズルとを配置した内燃機関の排気浄化装置
において、この還元剤供給ノズルは、NOx吸蔵還元触媒
の前面の略全面に還元剤を噴霧しうる位置で、かつ、該
ノズル周囲に車両の走行風が導かれる位置に配置されて
いることを特徴とする。
め、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、排気管途
中に酸素濃度が高いときには排ガス中のNOxを吸蔵し、
酸素濃度が低いときには吸蔵したNOxを放出して還元処
理するNOx吸蔵還元触媒と、排気管に還元剤を噴霧する
還元剤供給ノズルとを配置した内燃機関の排気浄化装置
において、この還元剤供給ノズルは、NOx吸蔵還元触媒
の前面の略全面に還元剤を噴霧しうる位置で、かつ、該
ノズル周囲に車両の走行風が導かれる位置に配置されて
いることを特徴とする。
【０００７】本発明によれば、還元剤供給ノズルをその
周囲に車両の走行風が導かれる位置に配置することで、
ノズルが空冷されるため、その加熱を抑制し、還元剤の
不要な気化や速すぎる燃焼を抑制して、還元剤を確実に
NOx吸蔵還元触媒に到達させることができ、所望のNOx除
去性能を得ることが可能である。
周囲に車両の走行風が導かれる位置に配置することで、
ノズルが空冷されるため、その加熱を抑制し、還元剤の
不要な気化や速すぎる燃焼を抑制して、還元剤を確実に
NOx吸蔵還元触媒に到達させることができ、所望のNOx除
去性能を得ることが可能である。
【０００８】排気管に一体化され、内燃機関の冷却水を
ノズル周囲に循環させることでノズルを冷却する冷却配
管をさらに備えていてもよい。さらに、水冷を行うこと
により確実なノズル冷却が可能となる。また、寒冷時に
はエンジンの暖機性を向上させる効果もある。
ノズル周囲に循環させることでノズルを冷却する冷却配
管をさらに備えていてもよい。さらに、水冷を行うこと
により確実なノズル冷却が可能となる。また、寒冷時に
はエンジンの暖機性を向上させる効果もある。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【００１０】図１、図２に本発明に係る車両内燃機関の
排気浄化装置の構成図を示す。図１は、車両右側面から
見た断面図であり、図２は、車両正面から見た外形図で
ある。つまり、図１では、右側が車両前方、左側が車両
後方に当たる。
排気浄化装置の構成図を示す。図１は、車両右側面から
見た断面図であり、図２は、車両正面から見た外形図で
ある。つまり、図１では、右側が車両前方、左側が車両
後方に当たる。
【００１１】車両に搭載されている図示していないエン
ジンから排出された排気ガスを送出する排気管１０には
円筒状のハニカム構造のNOx吸蔵還元触媒１１が配置さ
れている。この排気管１０は排気ガスの流れを直下方向
から水平後方へと転換させる湾曲部１０ａを有してい
る。湾曲部１０ａの外側、つまり、排気管１０の車両前
方側の湾曲部１０ａの後端付近に、還元剤供給ノズル１
２がノズル取り付け部１３を介して取り付けられてい
る。この還元剤供給ノズル１２には、排気管１０の車両
前方側に沿って延びている冷却水配管１４と還元剤供給
配管１５とが接続されている。
ジンから排出された排気ガスを送出する排気管１０には
円筒状のハニカム構造のNOx吸蔵還元触媒１１が配置さ
れている。この排気管１０は排気ガスの流れを直下方向
から水平後方へと転換させる湾曲部１０ａを有してい
る。湾曲部１０ａの外側、つまり、排気管１０の車両前
方側の湾曲部１０ａの後端付近に、還元剤供給ノズル１
２がノズル取り付け部１３を介して取り付けられてい
る。この還元剤供給ノズル１２には、排気管１０の車両
前方側に沿って延びている冷却水配管１４と還元剤供給
配管１５とが接続されている。
【００１２】冷却水配管１４は、エンジンを水冷する冷
却水タンクに接続されており、還元剤供給配管１５はエ
ンジンの燃料ポンプへと接続されている。つまり、本実
施形態では、還元剤としてエンジンの燃料、例えば、ガ
ソリン、軽油、ＬＰＧ等が用いられる。なお、還元剤と
しては、エンジンの燃料の他に、各種の炭化水素、水
素、アンモニア、尿素等を用いることが可能である。
却水タンクに接続されており、還元剤供給配管１５はエ
ンジンの燃料ポンプへと接続されている。つまり、本実
施形態では、還元剤としてエンジンの燃料、例えば、ガ
ソリン、軽油、ＬＰＧ等が用いられる。なお、還元剤と
しては、エンジンの燃料の他に、各種の炭化水素、水
素、アンモニア、尿素等を用いることが可能である。
【００１３】また、還元剤供給ノズル１２のノズル本体
は、排気管１０内に噴霧した還元剤１２ｂが触媒１１の
前面１１ａのほぼ全体に噴霧される位置に配置されてい
る。このように配置することで、還元剤供給ノズル１２
の外面は排気管１１より車両前方へ向かって突出して配
置されることになる。その結果、還元剤供給ノズル１２
は、車両走行時に走行風が当たる位置に配置されてい
る。
は、排気管１０内に噴霧した還元剤１２ｂが触媒１１の
前面１１ａのほぼ全体に噴霧される位置に配置されてい
る。このように配置することで、還元剤供給ノズル１２
の外面は排気管１１より車両前方へ向かって突出して配
置されることになる。その結果、還元剤供給ノズル１２
は、車両走行時に走行風が当たる位置に配置されてい
る。
【００１４】次に、この装置の動作を説明する。エンジ
ンでは燃焼させる混合気の空燃比は燃料リーン状態とな
るよう維持している。そのため、排気ガス中の酸素濃度
が高い状態にある。ここで、還元剤供給ノズル１２から
の還元剤供給を行わない場合には、排気ガス中のNOxは
触媒１１の吸収能力が飽和しない限り、触媒１１へと吸
収されることになる。反対に、還元剤供給ノズル１２か
ら還元剤を噴霧すると、空燃比は燃料リッチになり、排
気ガス中の酸素濃度が局所的に低下する結果、触媒１１
からNOxが放出される。そして、排気ガス中のＨＣ（還
元剤を含む）、ＣＯは排気ガス中の酸素と反応すると同
時に、放出されるNOxと触媒１１の表面で反応すること
で、NOxの還元反応およびＨＣ、ＣＯの酸化反応が起こ
り、排気の浄化を行うことができる。
ンでは燃焼させる混合気の空燃比は燃料リーン状態とな
るよう維持している。そのため、排気ガス中の酸素濃度
が高い状態にある。ここで、還元剤供給ノズル１２から
の還元剤供給を行わない場合には、排気ガス中のNOxは
触媒１１の吸収能力が飽和しない限り、触媒１１へと吸
収されることになる。反対に、還元剤供給ノズル１２か
ら還元剤を噴霧すると、空燃比は燃料リッチになり、排
気ガス中の酸素濃度が局所的に低下する結果、触媒１１
からNOxが放出される。そして、排気ガス中のＨＣ（還
元剤を含む）、ＣＯは排気ガス中の酸素と反応すると同
時に、放出されるNOxと触媒１１の表面で反応すること
で、NOxの還元反応およびＨＣ、ＣＯの酸化反応が起こ
り、排気の浄化を行うことができる。
【００１５】排気管１０内の排気ガス温度はエンジンの
負荷によって１００〜６５０℃と大きく変動する。排気
ガス温度が高い場合に、従来の装置では、還元剤供給ノ
ズル１２から噴霧される燃料の一部がノズル本体１２ａ
の周辺で燃焼してしまい、デポジットとなって付着する
場合があった。しかし、本発明では、還元剤供給ノズル
１２の配置を工夫することで、車両の走行風により空冷
されるため、その温度を低く抑えることができ、デポジ
ットの発生を抑制することができる。これにより、均一
な還元剤噴霧を実現でき、排気の浄化効率を維持するこ
とができる。
負荷によって１００〜６５０℃と大きく変動する。排気
ガス温度が高い場合に、従来の装置では、還元剤供給ノ
ズル１２から噴霧される燃料の一部がノズル本体１２ａ
の周辺で燃焼してしまい、デポジットとなって付着する
場合があった。しかし、本発明では、還元剤供給ノズル
１２の配置を工夫することで、車両の走行風により空冷
されるため、その温度を低く抑えることができ、デポジ
ットの発生を抑制することができる。これにより、均一
な還元剤噴霧を実現でき、排気の浄化効率を維持するこ
とができる。
【００１６】さらに、エンジン冷却水を冷却水配管１４
を介して導くことにより、還元剤供給ノズル１２を水冷
して冷却効果を高めれば、よりいっそう好ましい。ま
た、排気の熱でエンジン冷却水を温めることにより、エ
ンジンの暖機性が向上する効果もある。
を介して導くことにより、還元剤供給ノズル１２を水冷
して冷却効果を高めれば、よりいっそう好ましい。ま
た、排気の熱でエンジン冷却水を温めることにより、エ
ンジンの暖機性が向上する効果もある。
【００１７】還元剤供給ノズルの配置位置としては、図
２に示される位置に限られるものではなく、図２中矢印
Ａで示される範囲に配置しても良い。さらに、フィン等
を用いて車両の走行風を導くことができれば、湾曲部の
内側や排気管の上部に配置することも可能である。図３
は、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の別の
実施形態を触媒１１側から見た図である。この実施形態
では、還元剤供給ノズル１２は、排気管１０の上側に取
り付けられている。そして、車両走行風をこのノズル１
２の周囲に導くためにフィン１６が車両前方側の排気管
１０の周囲に取り付けられている。この実施形態でもノ
ズル１２を効果的に空冷することができ、排気の浄化効
率を維持することができる。ここで、走行風には車両の
走行によって直接生ずる気流の他、エンジン冷却用のフ
ァンによって生ずる気流も含むものとする。
２に示される位置に限られるものではなく、図２中矢印
Ａで示される範囲に配置しても良い。さらに、フィン等
を用いて車両の走行風を導くことができれば、湾曲部の
内側や排気管の上部に配置することも可能である。図３
は、本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の別の
実施形態を触媒１１側から見た図である。この実施形態
では、還元剤供給ノズル１２は、排気管１０の上側に取
り付けられている。そして、車両走行風をこのノズル１
２の周囲に導くためにフィン１６が車両前方側の排気管
１０の周囲に取り付けられている。この実施形態でもノ
ズル１２を効果的に空冷することができ、排気の浄化効
率を維持することができる。ここで、走行風には車両の
走行によって直接生ずる気流の他、エンジン冷却用のフ
ァンによって生ずる気流も含むものとする。
【００１８】なお、以上の説明では、三元触媒を例に説
明したが、NOxの吸蔵、放出のみを行うNOx吸収剤や、浮
遊粒子状物質を同時に処理可能な触媒であってもよい。
明したが、NOxの吸蔵、放出のみを行うNOx吸収剤や、浮
遊粒子状物質を同時に処理可能な触媒であってもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、NO
x吸蔵還元触媒を有する排気浄化装置に還元剤を供給す
る還元剤供給ノズルを車両の走行風によって空冷するこ
とで、還元剤が触媒に到達する前に燃焼して発生するデ
ポジットを抑制することができ、排気浄化効率を維持す
ることができる。
x吸蔵還元触媒を有する排気浄化装置に還元剤を供給す
る還元剤供給ノズルを車両の走行風によって空冷するこ
とで、還元剤が触媒に到達する前に燃焼して発生するデ
ポジットを抑制することができ、排気浄化効率を維持す
ることができる。
【００２０】さらに、エンジン冷却水によって水冷を行
えば、エンジン暖機性も向上させることができ、好まし
い。
えば、エンジン暖機性も向上させることができ、好まし
い。
【図１】本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置を
車両右側面から見た断面図である。
車両右側面から見た断面図である。
【図２】図１の装置を車両正面から見た外形図である。
【図３】本発明に係る車両用内燃機関の排気浄化装置の
別の実施形態を触媒側から見た図である。
別の実施形態を触媒側から見た図である。
１０…排気管、１１…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、１２…還元
剤供給ノズル、１２ａ…ノズル本体、１２ｂ…噴霧還元
剤、１３…ノズル取り付け部、１４…冷却水配管、１５
…還元剤供給配管、
剤供給ノズル、１２ａ…ノズル本体、１２ｂ…噴霧還元
剤、１３…ノズル取り付け部、１４…冷却水配管、１５
…還元剤供給配管、
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ Ｆ０１Ｐ 3/12
Ｆ０１Ｐ 1/06 Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５Ａ
3/12 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ
Ｆ０２Ｄ 41/04 ３０５ ＺＡＢ
１０１Ｂ
(72)発明者 辺田 良光
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
(72)発明者 加藤 善一郎
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
(72)発明者 山下 芳雄
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動
車株式会社内
Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AA17 AA18 AB06
AB09 BA01 BA11 BA14 CA17
CA18 CA19 CB01 DC01 EA08
FB10 FC02 FC04 GA06 HA01
HB01
3G301 HA01 HA02 HA06 JA15 JA21
JA25 MA11 NE01
4D048 AA06 AB02 AB07 AC01 AC02
AC03 AC04 AC10 CC61 EA04
Claims (2)
- 【請求項１】 排気管途中に酸素濃度が高いときには排
ガス中のNOxを吸蔵し、酸素濃度が低いときには吸蔵し
たNOxを放出して還元処理するNOx吸蔵還元触媒と排気管
に還元剤を噴霧する還元剤供給ノズルとを配置した車両
用内燃機関の排気浄化装置において、 前記還元剤供給ノズルは、前記NOx吸蔵還元触媒の前面
の略全面に還元剤を噴霧しうる位置で、かつ、該ノズル
周囲に車両の走行風が導かれる位置に配置されているこ
とを特徴とする車両用内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記排気管に一体化され、内燃機関の冷
却水を前記ノズル周囲に循環させることで前記ノズルを
冷却する冷却配管をさらに備えている請求項１記載の車
両用内燃機関の排気浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001278721A JP2003083056A (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | 車両用内燃機関の排気浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001278721A JP2003083056A (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | 車両用内燃機関の排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003083056A true JP2003083056A (ja) | 2003-03-19 |
Family
ID=19103044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001278721A Pending JP2003083056A (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | 車両用内燃機関の排気浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003083056A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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